大规模MIMO系统中用户分层变长时隙分配

发布时间：2020-02-24 18:30

【摘要】：大规模MIMO系统时分双工模式中分配的物理时隙长度是固定的,不能根据不同时长的信道相干时间灵活地调整长度,二者长度的不匹配导致部分时频资源的浪费,因此,系统的总体容量不能达到最优。针对此问题提出一种用户分层变长时隙分配方法,即根据不同终端的移动性对终端进行分层,并为不同层中的移动终端灵活地分配不同时长的物理时隙,使物理时隙长度与移动终端所对应信道的相干时长相匹配,从而减少时频资源的浪费,提高资源利用率。同时,避免了低速移动终端过频繁的信道估计,降低了信道训练序列开销,使系统的总体数据容量得到很大的提升。实验仿真结果验证了所提方法的有效性。
【图文】：

?了有效数据的传输时间。本文探索了用户分层变长时隙分配的方案。由于信道相干时长受终端移动速度的影响，所以只能通过灵活的分配物理时隙长度使二者匹配，从而降低时频资源的浪费。对小区中的用户根据不同的移动速度进行分层，为不同层中移动用户灵活地分配物理时隙，使时隙长度与不同层终端信道的相干时间尽量匹配，提高时频资源的利用率，同时，降低基站对低速终端信道估计的频率，减少信道导频训练序列的开销。从而能够提高MassiveMIMO系统整体的数据容量。1相干时间分析在一个信道相干时长T内基站的操作如图1所示。①接收上行导频序列τrp;②根据接收到的上行导频估计信道、设计预编码矩阵的时间为p;③根据步骤2中预编码矩阵处理将发送的信号并发送，占用T－p－τrp。图1一个相干时隙内基站完成接收导频序列、信道估计、预编码和发送数据到终端Fig．1Basestationreceivespilots，estimatestheforwardchannelandsendsdatainacoherenceinterval2定长物理时隙接入方法传统系统中时间资源被均等地划分为固定长度的时隙作为基本的数据传输单元，如图2所示。而在划分时隙时没有考虑用户移动性的差异，因此高速和低速移动对应的物理时隙长度是相同的。但是高速移动用户对应的信道相干时长短，慢速移动的用户对应的信道相干时间更长。所以，信道的相干时间和分配的物理时隙长度不匹配，造成时频资源的浪费，如图3阴影部分所示。图2均等定长时隙分配Fig．2Permanentlengthtime-slotallocation图3均等时间资源分配时的时间资源利用图Fig．3Timeresourcesefficiencywiththemodeofpermanentlengthtime-slotallocation引用文献［7］中小区总容量的计算公式，小区的总容量为:Cpm=Tslot－p－τrp

体的数据容量。1相干时间分析在一个信道相干时长T内基站的操作如图1所示。①接收上行导频序列τrp;②根据接收到的上行导频估计信道、设计预编码矩阵的时间为p;③根据步骤2中预编码矩阵处理将发送的信号并发送，，占用T－p－τrp。图1一个相干时隙内基站完成接收导频序列、信道估计、预编码和发送数据到终端Fig．1Basestationreceivespilots，estimatestheforwardchannelandsendsdatainacoherenceinterval2定长物理时隙接入方法传统系统中时间资源被均等地划分为固定长度的时隙作为基本的数据传输单元，如图2所示。而在划分时隙时没有考虑用户移动性的差异，因此高速和低速移动对应的物理时隙长度是相同的。但是高速移动用户对应的信道相干时长短，慢速移动的用户对应的信道相干时间更长。所以，信道的相干时间和分配的物理时隙长度不匹配，造成时频资源的浪费，如图3阴影部分所示。图2均等定长时隙分配Fig．2Permanentlengthtime-slotallocation图3均等时间资源分配时的时间资源利用图Fig．3Timeresourcesefficiencywiththemodeofpermanentlengthtime-slotallocation引用文献［7］中小区总容量的计算公式，小区的总容量为:Cpm=Tslot－p－τrpT()slot·Klog21+ρfρrτrp1+ρrτ()rpE2{φ}1+ρf11+ρrτrp+ρrτrp1+ρrτrpVAＲ{φ[]{}}(1)其中:Tslot为定长时隙;φ是信道的随机特性因子，φ的值由式(2)计算可得;E{φ}表示道信特性因·111·

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